基于深度学习的地震与爆破事件自动识别研究

针对天然地震事件、爆破事件分类问题,使用甘肃及周边地区80个天然地震事件和20个爆破事件建立数据集,采取深度学习卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)方法搭建两个不同结构的模型进行训练,并用500条训练集之外的天然地震事件与爆破事件波形作为测试数据集,其训练和测试准确率均达到9...     

重震联合反演方法及其应用进展

地球物理反演是探索地下结构的最佳途径之一.地震波可以穿透到地球深部进行直接采样,是探测地球深部的主要方法.重力是结构体密度分布与地表观测点之间距离的体积积分效应,重力异常随着源深度的增加衰减很快,其对浅部结构的灵敏度明显优于地震数据.地震和重力联合反演能够相互补充和约束,提高空间分辨率,使反演结果更加稳定可靠.本文首先介绍了联系地震和重力数据的速度-密度经验关系,随后分别介绍了重震联合反演的3种常用方法—顺序反演、同步反演和交叉梯度反演,简要阐述了各种方法在国内外的应用情况.分析认为顺序反演将两类数据分开独立进行计算,原理简单,易于操作实现.但是该方法依赖于先验模型和速度-密度经验关系,可能存在分辨率较低区域(如模型边界)的误差放大效应.同步反演采用将地震和重力数据放在同一方程组中同时反演的策略,减弱了单一数据先验模型对结果的影响,但两种数据的同时运用势必引入数据权重分配问题.交叉梯度寻求不同物理参数模型在结构上的相似性,对潜在的岩石物性关系做了最少的假设,一定程度上降低了反演的非唯一性,但强制性地匹配模型的结构不一定完全符合地下介质的物性分布.因此使用交叉梯度方法反演时应注意模型的推导需要遵循客观标准,以控制模型的结构相似性和数据拟合度.最后指出重震联合反演中的速度-密度经验关系和数据的权重分配仍是值得探究的问题.     

青藏高原中东部地壳和上地幔顶部P波层析成像

为获取青藏高原中东部地壳和上地幔顶部的精细结构,本文基于1万4 484条天然地震的P波（Pg和Pn）到时数据,对青藏高原中东部地壳和上地幔顶部进行P波三维速度结构层析成像,获取了该区域内地壳P波、上地幔顶部Pn波的速度结构和地壳厚度信息。层析成像结果显示,青藏高原中东部地壳P波速度范围为5.2—7.2 km/s,上地幔顶部Pn波速度范围为7.7—8.4 km/s,地壳厚度范围为48.0—68.6 km,地壳和上地幔顶部存在强烈的横向不均匀性,与地质块体分布有较好的对应关系。地壳P波速度结构显示,研究区中、下地壳分布有较大范围的低速区,上地壳与中下地壳P波分布存在明显的差异:羌塘地块和巴颜喀拉地块在上地壳主要表现为高速异常,随着深度增加逐渐表现为低速异常;而柴达木地块在上地壳主要表现为低速异常,下地壳则表现为高速异常;柴达木地块和拉萨地块在上地幔顶部表现为较高的Pn波速度,最高约为8.4 km/s,而在巴颜喀拉地块和羌塘地块东部,Pn波总体上表现为低速,最低约为7.7 km/s。研究区内地壳厚度的总体特征表现为南厚北薄,其中羌塘地块东部和拉萨地块的地壳较厚,而柴达木地块和巴颜喀拉地块东部的地壳相对较薄,羌塘地块西部存在局部的地壳变薄现象,反映了印度板块对欧亚板块北向俯冲作用下的岩石圈变形特征。      

汶川MS8.0地震前后远震PS转换波与P波到时差的变化特征

利用远震初至波穿越地壳、上地幔等速度界面时产生的一系列PS型透射转换波,测定远震PS转换波与初至P波的到时差Δt_(PS)=t_(PS)-t_P随时间的变化特征,有可能监测孕震区转换界面以上有限的地层空间内介质物性的变化。选取2001—2012年作为研究时段,通过四川地震台网的YZP和JJS 2个台站记录到的兴都库什、苏门答腊南部地区2组震中距变化3°的远震数据,得到2个台站在2008年5月12日汶川M_S8. 0地震前后记录的PS转换波与初至P波到时差Δt_(PS)的变化特征。结果表明,在2006年以前Δt_(PS)有一个缓慢增大的过程;汶川地震前约2a内Δt_(PS)出现明显的降低过程,最大降幅达0. 2～0. 3s,超过测量误差4～5倍;震前2～3个月低值有一定程度的回返。文中讨论了可能引起Δt_(PS)变化的原因,分析表明文中提出的远震转换波法在地震监测中有很好的应用前景,值得进行进一步实验研究。     

青藏高原东缘及东北缘S波速度结构和径向各向异性

青藏东缘和东北缘是高原生长和扩张的前缘,研究其地下物质及变形特征有助于理解青藏高原生长机制.本文收集187个固定地震台站记录的长达7年的三分量连续波形数据,辅以189个流动台站3年的数据,开展噪声瑞利波和勒夫波群速度层析成像工作.基于8～40 s周期瑞利波和勒夫波群速度,通过线性反演方法得到地下50 km深度范围的三维SH和SV速度结构.我们定义径向各向异性ψ=2(v_(SH)-v_(SV))/(v_(SH)+v_(SV)),以此来展示地下物质变形以水平方向(v_(SH)v_(SV))还是垂直方向(v_(SH)v_(SV))为主.径向各向异性显示青藏高原东缘和东北缘具有完全不同的变形机制.青藏东北缘以垂向变形为主,地壳流模型不太可能是该区域主要的变形机制.青藏东缘以水平变形为主,支持中下地壳流变模型.柴达木盆地和四川盆地下方径向各向异性差异显著,说明高原边缘稳定的地块在高原扩展中起到不同的作用.     

基于MODIS数据的太湖藻华水体识别模式

针对2007年5月太湖爆发的蓝藻水华事件,利用MODIS植被指数数据对其进行遥感监测.结果表明:MODIS数据可成功提取蓝藻水华信息.近红外/红光波段比值识别模式和植被指数NDVI值、EVI值识别模式均可确定蓝藻分布范围,但前两者不易将高浑浊水体区分开来,或不易识别低蓝藻分布区域,因此易扩大或缩小蓝藻分布范围;而后者由于引入了背景调节参数,可有效抑制背景水体及泥沙的影响,因此根据EVI值得到的蓝藻范围及强度较为真实的反映了藻华情况.该研究可为今后利用遥感技术,建立太湖蓝藻水华监测系统奠定基础.     

新丰江水库大坝贯穿裂缝及其稳定性分析

1962年3月19日新丰江水库大坝附近发生M_S 6.1级强烈地震后,13-17#坝段在108.5m高程处出现了长达82m的贯穿裂缝,导致水库渗漏,其后虽进行了加固处理,但经过50多年的运营,贯穿裂缝的现状如何,备受各级政府及专家学者的关注。本文利用近些年大坝上的多次小震观测记录,通过对有无贯穿裂缝坝段的地震加速度时程傅氏谱及上下坝体传递函数的对比分析,对14#坝段的整体性和稳定性进行了系统研究。结果表明,到目前为止,大坝贯穿裂缝没有明显恶化,但整体性依然较差,仍然是大坝稳定性的最大隐患。     

高密度蓝藻厌氧分解过程与污染物释放实验研究

采用批次培养实验模拟高密度蓝藻堆积发生的厌氧分解过程,分析蓝藻的分解速率及污染物释放规律.厌氧分解实验中,设置三组蓝藻初始密度分别为2.23×1012、1.19×1013、4.47×1013cells/L,得到叶绿素a的分解速率常数分别为0.074、0.133、0.081 d-1.蓝藻厌氧分解过程中水体呈酸性,电导率呈上升趋势,最高值为949μS/cm.化学需氧量持续升高,而UV254值先升高后降低,说明水体中有机物浓度增大,并逐渐由大分子分解为小分子有机物.蓝藻厌氧分解释放出大量溶解态氮、磷,溶解态有机氮逐渐被降解为无机氮,铵态氮含量占90%以上.研究表明,高密度蓝藻堆积发生厌氧分解可释放大量有机物和溶解态营养盐至水体中,并且随着蓝藻密度升高,污染物释放强度增大.因此水华期间应及时打捞蓝藻,以避免蓝藻大量堆积死亡导致水源区水质下降并影响自来水出水质量.     

绳索取心钻探技术的新发展——三合一组合钻具

介绍了研制成功的绳索取心、液动潜孔锤、螺杆马达三合一组合钻具的技术参数、结构原理及其在中国大陆科学钻探工程试验钻孔和主孔的试验情况。     

马尼拉俯冲带北段增生楔前缘构造变形和精细结构

马尼拉俯冲带是南海的东部边界,记录了南海形成演化的关键信息,同时也是地震和海啸多发区域.本文利用过马尼拉俯冲带北段的高分辨率多道地震剖面,分析了研究区内海盆和海沟的沉积特征,精细刻画了区内增生楔前缘的构造变形、结构以及岩浆活动特征.研究区内增生楔下陆坡部分由盲冲断层、构造楔和叠瓦逆冲断层构成,逆冲断层归并于一条位于下中新统的滑脱面上,滑脱面向海方向的展布明显受到增生楔之下埋藏海山和基底隆起的影响;上陆坡的反射特征则因变形强烈和岩浆作用而难以识别;岩浆活动开始于晚中新世末期并持续至第四纪.马尼拉俯冲带北段增生楔的形成时间早于16.5 Ma,并通过前展式逆冲向南海方向扩展;马尼拉俯冲带的初始形成时间可能在晚渐新世,而此时南海海盆扩张仍在持续.南海东北缘19°N-21°N区域为南海北部陆坡向海盆的延伸,高度减薄的陆壳的俯冲造成马尼拉海沟北段几何形态明显地向东凹进.